JP4894201B2 - 画像表示装置、及び画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置、及び該画像表示装置における画像表示方法に係り、特に、少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された粒子を移動させ、前記透明電極側に配列した前記粒子によって画像表示を行なう画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法に関する。

従来より、少なくとも一方が透光性であり所定間隔をもって対向した２枚の基板間に、例えば黒色に着色された粒子を封入し、粒子を摩擦帯電することにより、基板間の粒子を移動させて画像を表示させる画像表示装置が提案されている。

当該画像表示装置の使用時期の初期段階では、外部からの振動付与による攪拌、電圧による粒子移動、及び外部からの電荷付与等により、摩擦帯電させ、粒子を所定の帯電状態に設定することができる。

しかし、前述のような構成の画像表示装置は、長期に亘る表示の繰り返しや長時間の連続使用、及び環境（温度、湿度、気圧）の変化により、粒子のもつ帯電性が低くなり電荷量が減少する。このような状況下では、予め定められた画像表示電圧を印加するだけでは十分な表示コントラストが得られず、表示機能の劣化が生じるという問題が起こる。

また、粒子の電荷量が少ないと、粒子移動が困難となり、表示欠陥が生じる場合もある。さらに、基板内の隔壁への粒子の付着、粒子同士の凝集等、表示に寄与しない粒子が増加する状態となることもある。このような場合にも、十分な表示コントラストを得られなくなるという問題が起こる。

上述した問題を防ぐために、粒子同士を摩擦させ電荷を付与することや、凝集してしまっている粒子を振動させて解離させ、個別に移動可能な粒子に戻すこと等を目的として、交番電圧の印加が提案されている。例えば、特許文献１には、粒子が重力方向に落下することに対して、画像表示電圧とは別の交番電圧を印加して、粒子の均一化を図る技術が記載されている。
特開２００３−５２７７公報

しかしながら、実験により、電圧の印加条件（印加のタイミング、印加時間等）によっては、粒子の電荷量が回復しない場合があることが分かっており、前述した従来の技術を用いたとしても、表示の繰り返しの履歴、及び環境の変化等の影響により劣化した状態の表示品質を、使用時期の初期段階と同等の状態に戻せない場合が予想される。

また、使用時期の初期段階に設定した画像表示電圧では粒子が移動しない状況になった場合に、高電圧の画像表示電圧を印加したとする。すると、過帯電を起こし、書き込みを行なわない画素にまで画像表示電圧印加の影響を与えてしまう。当該影響により、例えば、白地に黒を表示する場合は、白地にかぶりが生じる等の問題が起こる。また、過剰な電圧の印加は、画像表示装置自身の寿命を早めてしまうという問題を起こす。

本発明は、上記事実を考慮し、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができる画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法を得ることを目的とする。

第１の発明は、少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された粒子を移動させ、前記透明電極側に配列した前記粒子によって画像表示を行なう画像表示装置であって、前記粒子の電荷量の低下を所定量に回復させる回復手段と、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となったときに前記回復手段による回復を終了させる終了手段と、を有することを特徴とする。

このように、終了手段が、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となるときに前記回復を終了するため、画像表示装置自身に不要な負担をかけることを防ぐことができる。

従って、第１の発明は、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができる。

また、第１の発明において、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となったときは、前記回復手段による前記粒子の電荷量の低下を所定量に回復させる処理が、画像表示が初期状態に回復するまで最も時間がかかる画像表示動作条件における前記回復のための処理を開始した時から画像表示が初期状態に回復するまでの時間の間行なわれたときであってもよい。

さらに、第１の発明において、前記回復は、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となるまで繰り返される所定の単位時間の回復動作であってもよい。

また、第１の発明において、前記回復手段は、前記粒子に回復電圧を印加する回復電圧印加手段であることを特徴とする。

さらに、第１の発明において、前記回復電圧は交番電圧であることを特徴とし、前記交番電圧の印加時間、ピーク電圧、波形、及び周波数のうち少なくとも何れかを調整する調整手段を更に有することを特徴とし、前記回復電圧は、前記透明電極側の前記粒子の配列を均一にする電圧を含んでもよい。

電極間に交番電圧を印加すると、移動しやすい粒子は電極間を往復運動させられ、この粒子が動きにくい粒子に衝突することで、動きにくい粒子も電極との付着や隣接する粒子との付着から解離されて移動することができるようになり、その結果、粒子の凝集体の発生を防止することができる。また、粒子の凝集体が既にできてしまった後でも、凝集していない粒子が往復運動しながら凝集体に繰り返し衝突することによって凝集体を解離させることができる。

また、第１の発明において、前記粒子の状態を定量的に表す状態量を検出する検出手段を更に有し、前記調整手段が、前記検出結果に応じて前記交番電圧を調整することにより、前記透明電極側の前記粒子の配列は調整されることを特徴とする。

さらに、第１の発明において、前記状態量に対応する予め定められた調整量を記憶する記憶手段と、前記状態量と前記調整量との比較を行なう比較手段と、を更に備え、前記回復手段は、前記比較結果に基づき、前記回復を行うことを特徴とする。

また、第１の発明において、前記状態量は、前記透明電極側の画像表示の濃度、前記粒子の前記電極間の移動に伴う電流値を時間積分して得られる電荷量、及び温度、湿度、気圧の少なくとも何れかを含む環境量、の少なくとも何れかを含むことを特徴とする。

第２の発明は、少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された粒子を移動させ、前記透明電極側に配列した前記粒子によって画像表示を行なう画像表示装置における画像表示方法であって、前記粒子の電荷量の低下を所定量に回復させ、予め設定された時間を超えると、前記回復を終了することを特徴とする。

第２の発明において、前記予め定められた時間は、画像表示動作条件に応じて予め定まる、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となる時間であることを特徴とする。

従って、第２の発明によれば、第１の発明と同様に、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができる。

第３の発明は、少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された粒子を移動させ、前記透明電極側に配列した前記粒子によって画像表示を行なう画像表示装置における画像表示方法であって、前記粒子の電荷量の低下を、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となるまで繰り返される所定の単位時間の回復動作により、所定量に回復させ、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となったときに前記回復を終了することを特徴とする。

従って、第３の発明によれば、第１の発明と同様に、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができ、さらに、粒子の電荷量が予め設定された所定量となったときに回復を終了することで、回復までにかかる時間、及び電力の節約ができる。

以上説明したように、本発明は、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができる画像表示装置、及び当該画像表示装置における画像表示方法を得るという優れた効果を有する。

（第１実施形態）
図１乃至図３は、第１実施形態に係る画像表示媒体１２を示している。

図１に示すように画像表示装置１０は、画像表示媒体１２と、当該画像表示媒体１２を駆動する駆動回路１６Ａ、１６Ｂとを備えている。

画像表示媒体１２は駆動回路１６Ａ、１６Ｂと接続されている。具体的には、表示基板２６の列電極３０Ｂ及び背面基板２８の行電極３０Ａは、それぞれ列駆動回路１６Ｂ、行駆動回路１６Ａに接続されており、列駆動回路１６Ｂ及び行駆動回路１６Ａはシーケンサ２２と駆動電源１４に接続されている。

シーケンサ２２は画像入力部２４に接続され、画像入力部２４からインプットされる任意の画像情報に応じて、列駆動回路１６Ｂ、行駆動回路１６Ａに画像情報信号を出力し、電圧印加のタイミングを制御するようになっている。

また、画像表示装置１０は、駆動電源１４から流れる電流を検出する検出回路１８、また、検出された電流に基づいて、各々の表示画素に印加する電圧の制御を行う制御部２０を備えている。

第１実施形態における画像表示媒体１２は単純マトリクス駆動方式により駆動されるものである。理論的には、本発明は、アクティブマトリックス駆動方式でも適用可能であるが、以下、単純マトリックス駆動方式に従い説明する。

図３（Ａ）に示すように、当該画像表示媒体１２は、表示基板２６の背面基板２８との対向面には複数のライン状の電極３０Ｂ（以下、「列電極」という。）が設けられ、同様に、図３（Ｂ）に示すように、背面基板２８の表示基板２６との対向面にも複数のライン状の電極３０Ａ（以下、「行電極」という。）が設けられている。そして、表示基板２６と背面基板２８とは、互いに設けられた列電極３０Ｂと行電極３０Ａとが交差するように対峙して配置される。なお、表示基板２６は透明である。

ところで、単純マトリックス駆動では、シーケンサ２２から行毎の画像書込み信号（走査信号）が行駆動回路１６Ａに送られ、行駆動回路１６Ａから背面基板２８の行電極３０Ａに画像書込電圧が順次印加される。同時に、背面基板２８の行電極３０Ａに順次印加される画像書込電圧と同期して、画像書込電圧が印加される行に対応した画像情報信号がシーケンサ２２から列駆動回路１６Ｂへ送られ、列駆動回路１６Ｂから表示基板２６の列電極３０Ｂに書込み行に対応した画像書込電圧が一斉に印加される。これが１行目から最終行目まで順次行われ、所望の画像が表示されるようになっている。

また、表示基板２６と背面基板２８との間には、互いに帯電特性の異なり、正に帯電した黒色粒子３２と負に帯電した白色粒子３４とが封入されている。

また、図２（Ａ）に示すのは図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）に示すのは図１のＢ−Ｂ断面図である。

なお、第１実施形態では、説明の簡略化のために４×４の単純マトリックス構成とし、表示基板２６の４つの列電極３０ＢをそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４とし、背面基板２８の行電極をそれぞれ行電極３０ＡをそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４とした。実際には、画像表示に必要な縦横画素数に対応した本数の電極が各基板に形成されることはいうまでもない。また、第１実施形態では、表示基板２６のライン状の電極が列電極であり、背面基板２８のライン状の電極が行電極を形成するように構成したが、これとは逆に表示基板２６に行電極を設け、背面基板２８に列電極を設けた構成であってもよい。なお、前記粒子は絶縁性の粒子である。

次に、図４を用いて、第１実施形態に係る画像表示媒体１２の機能構成を説明する。

前記駆動電源１４は、画像表示媒体１２に画像を表示させるための画像表示電圧を印加する画像表示電圧印加部３６を備えている。なお、画像表示電圧印加部３６は、図示しない画像表示電圧印加制御手段によって制御されている。

ここで、画像表示電圧印加部３６による画像表示電圧印加の手順について説明する。

画像表示電圧印加部３６は、全面の初期化のための電圧印加を行なう初期化モードと、画像情報に応じた画像表示電圧の印加を行なう書き込みモードという２つの電圧印加モードを持つ。

第１実施形態の構成では、粒子は粒子自身の持つ静電気と、ファンデルワールス力などの分子間力により表示基板２６又は背面基板２８の表面に付着する力（付着力）を生じており、表示基板２６と背面基板２８との間に電圧を印加しても、ある電界強度（閾値電圧の印加による。）まで粒子が移動しない。電界の強さは、表示基板２６と背面基板２８との間の距離にもよるが、印加する電圧値で制御できる（ここで、閾値電圧とは、行電極３０Ａ又は列電極３０Ｂの表面に付着した黒色粒子３２又は白色粒子３４が表示基板２６又は背面基板２８側へ移動開始する電圧のことを指す。）。

表示劣化が起こっていない通常の状態（出荷初期の状態）での、初期化のための電圧印加は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、背面側の電極をグランド電位とした状態で、表示基板２６側の列電極３０Ｂに±Ｖ０［Ｖ］、Ｔ０［ｍｓ］のパルスを１回〜数回印加して、表示基板２６側が白色粒子で全面覆われる状態になる極性に設定して初期化するようになっている（即ち、全面を白表示とする。）。

一方、画像表示の際には、画像表示電圧を印加するが、印加開始状態で、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、表示基板２６側（画像データ印加側）の列電極３０Ｂ全体をＶ１Ｈ［Ｖ］に、背面基板２８側の行電極３０ＡをＶ２Ｌ［Ｖ］に設定するようになっている。この状態では表示基板２６側と、背面基板２８側との間の電圧は、以下の式（１）に示すように閾値電圧ＶＴ［Ｖ］以下であり、粒子は移動しない。

｜Ｖ１Ｈ−Ｖ２Ｌ｜≦ＶＴ … （１）
また、以下の式（２）、（３）に示すような関係であっても、粒子は移動しない。

｜Ｖ１Ｈ−Ｖ２Ｈ｜≦ＶＴ … （２）
｜Ｖ２Ｌ−Ｖ１Ｌ｜≦ＶＴ … （３）
第１実施形態では、背面基板２８面の行電極３０ＡをＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の順に順次Ｖ２Ｈ［Ｖ］にＴ２［ｍｓ］の時間でスイッチングしていくようになっている。そして当該スキャンと同期して、書き込む画像データに応じて選択された表示基板２６側の列電極（データ電極）３０Ｂで、画像データがオンになっている部分の電圧をＶ１Ｌ［Ｖ］とするようになっている。このときのＶ２Ｈ、Ｖ１Ｌ、及びＶＴの関係は、以下の式（４）で表される。

｜Ｖ２Ｈ−Ｖ１Ｌ｜＞ＶＴ … （４）
ある選択された画素、例えば図１に示す画素１Ａのみ黒の表示を行なう場合は、当該画素１Ａの電圧の関係のみ上記式（４）に表されるような状態にする。すると、背面基板２８側の粒子が表示基板２６側へ移動して、白の表示基板２６に黒の表示を行うこととなる。

調整する印加パラメータは、初期化モードでは、パルス電圧Ｖ０、及びパルス数Ｎ０であり、書き込みモードでは、パルス電圧（Ｖ２Ｈ−Ｖ１Ｌ）、パルス幅Ｔ２、及びパルス数Ｎ２である。そして、前記パラメータを調整すると、以下に示す表１のような効果が得られる。

次に、図６に、画像表示媒体１２における駆動電位差と表示濃度（反射濃度）との関係を示す。ここで駆動電位差とは、表示基板２６の列電極３０Ｂに印加した電圧から背面基板２８の行電極３０Ａに印加した電圧を引いた値である。また、表示濃度は反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、Ｘ−Ｒｉｔｅ４０４Ａ）で測定したものである。なお、以降の表示濃度の値は全て同じ反射濃度計で測定した値である。

以下、粒子の閾値電圧がＶＴ［Ｖ］（例えば、ＶＴ＝４０［Ｖ］。）の場合について説明する。

なお、図６に示すグラフは、以下に説明するようにして得ている。

まず、背面基板２８の全ての行電極３０Ａを０［Ｖ］で一定とし、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに＋２００［Ｖ］を印加して、表示基板２６面を全面白表示にした。そして、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに負のパルス電圧を１０［ｍｓｅｃ］印加し、表示濃度を反射濃度計で測定した。その後、表示基板２６の電極に再度＋２００［Ｖ］の電圧を３０［ｍｓｅｃ］印加して表示基板２６の表示面を再び白とし、次いで印加する負のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返した。

同様に、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに−２００［Ｖ］を印加して、表示基板２６の表示面を全面黒表示にした。そして、表示基板２６の全ての列電極３０Ｂに正のパルス電圧を１０［ｍｓｅｃ］印加し、表示濃度を反射濃度計で測定した。その後、表示基板２６の電極に再度−２００［Ｖ］の電圧を３０［ｍｓｅｃ］印加して表示基板２６面を再び黒とし、次いで印加する正のパルス電圧の電圧値を徐々に変えながら、上記手順を繰返した。

図６の図示内容から理解されるように、白の表示基板２６面に黒の表示を行う場合は、表示基板２６の列電極３０Ｂと対向する背面基板２８の行電極３０Ａとの間の電位差が＋４０［Ｖ］程度までは、黒の表示が行われない。また同様に、黒の表示基板２６面に白の表示を行う場合、−４０［Ｖ］程度までは白の表示が行われない。

このように、画像表示媒体１２と粒子との組合せに、電圧を印加していく状況をにおいて、粒子が動き出すＶＴは、４０［Ｖ］であることが分かる。

ところで、前記画像表示媒体１２では、十分に表示濃度が得られる電圧（黒と白との反射率コントラスト比が１０以上（黒表示状態の反射濃度−白表示状態の反射濃度≧１）となる（反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社４０４）による測定。）電圧）は±１２０［Ｖ］であり、また±２００［Ｖ］以上では濃度も十分に飽和し、それ以上の電圧を印加しても変化しないことから、２００［Ｖ］以上の電圧が印加されると粒子がほぼ全て移動しているものと判断できる。従って、検出時には、２００［Ｖ］以上の検査電圧の印加を行なうことが必要である。しかし、粒子の帯電量が変化すると、粒子が移動するために、より大きい電界が必要となることが予測される。従って、±３００［Ｖ］以上の検査電圧を印加する事が望ましく、さらには±４００［Ｖ］以上の検査電圧の印加が望ましい。

但し、粒子の種類や基板の構成により粒子のＶＴは変化する。このため、検出時に印加する検査電圧は、濃度が十分に飽和する電圧以上、好ましくはその１．５倍の電圧であるのがよく、さらには２倍の以上の電圧であるのがより好ましい。

一方で、あまり大きい電圧を印加することは、電源の過負荷、及び回路の絶縁抵抗が破壊されることが考えられる。従って、印加に適する最大の電圧は６００［Ｖ］であり、５００［Ｖ］程度までに抑えることがより好ましいと考えられる。

図４に示されるように、前記検出回路１８は、検査電圧を印加したときに検出回路１８が検出する電流を一時記憶する電流値一時記憶部３８、及び時間をカウントする検出タイマ４０を備えている。

また、前記検出回路１８は、前記電流値一時記憶部３８、及び前記検出タイマ４０と接続する積分部４２を備えている。当該積分部４２では、以下の式（５）で表されるように、電流値一時記憶部３８が一時記憶する電流値と、検出タイマ４０がカウントした時間とに基づいて、積分値を求めるようになっている。

但し、
Ｉ_j：一定時間における電流値
ｔ_j：一定時間
であり、ｊについての足し合わせを行なう。

一方、制御部２０は、積分値の参照値を記憶する参照値記憶部４４、及び当該参照値記憶部４４と前記積分部４２とに接続する比較部４６を備えている。当該比較部４６は、積分部４２が記憶する積分値と、参照値記憶部４４が記憶する参照値とを比較するようになっている。

比較部４６は、回復電圧印加制御部４８と接続している。比較部４６は、前述の比較処理にて、積分値が参照値に満たない場合には、回復電圧印加制御部４８に積分値を出力するようになっている。回復電圧印加制御部４８は、比較部４６から入力した積分値に基づき、回復電圧印加部５０を制御し、印加される回復電圧を制御するようになっている。

また、回復電圧印加制御部４８は、総回復時間記憶部５２と接続している。総回復時間記憶部５２には、粒子の電荷量が予め設定された電荷量以上となる時間、即ち、前記回復電圧の印加により積分値と参照値とが一致する時間（以下、「回復時間」という。）が予め設定されて記憶されている。そして、回復電圧印加部５０は、回復電圧印加制御部４８の制御により、前記回復時間となるまで回復電圧を印加するようになっている。

回復電圧印加部５０により印加される回復電圧は交番電圧であり、印加時間、ピーク電圧、波形、及び周波数を含む量を調整するようになっている。

また、前記回復電圧は、印加することにより前記粒子の配列を均一にする電圧を含んでいる。

ここで、総回復時間記憶部５２に記憶される回復時間の定め方について詳細に説明する。

ところで、交番電圧を印加した場合の画像表示媒体１２の電荷量は、実験の結果、図７に示すような、一時的に電荷量が落ち込む特性で電荷量が変化することが見い出されている。交番電圧を印加した場合のコントラストの劣化は、図７の矢印７Ａに示すような電荷量の一時的な落ち込みのタイミングで生じる。これは、粒子の帯電による凝集、接触部分からの電荷移動等により、一時的に粒子の保持する電荷量が落ち込んだことが原因であると考えられている。

なお、図７に示す変化は、初期化のための電圧を印加し、通常の画像表示電圧を印加した後、１日間放置した３００［ｍｍ］×４２０［ｍｍ］の表示基板２６の画像表示媒体１２を用いて行った実験により得た結果である。

ここでは、ピークツーピーク電圧２００［Ｖ］、周波数４００［Ｈｚ］の回復電圧を印加した場合の時間に対する電荷量の変化を測定している。なお、電荷量は前述の図４に示す積分部４２で測定している（ここで、電荷量とは、前述の積分値と同じ物理量である。）。

実験から、測定結果は、初期の粒子充填量、繰り返し表示頻度、表示しない状態での放置時間、環境温度等の条件により変化することが分かっているが、図７に示すのは、最も回復に時間がかかる条件での測定結果であり、初期状態まで回復させるのに必要な時間は１分３０秒である。

従来の技術においても、表示のリフレッシュ、及び回復のために、例えば１日に１回、１５秒間の電圧印加を行なうことで、十分な表示コントラストを維持することが可能であった。

しかし、例えば使用者の都合により、駆動電源を切断したまま１ヶ月間放置した後に、前述したのと同様の表示のリフレッシュ、及び回復のための駆動を行なったとする。すると、電荷量が、図７の矢印７Ａに示されるような劣化した状態となり、表示品質の悪い状態が起きる場合があった。

第１実施形態では、前述したような図７の矢印７Ａに示すような電荷量が劣化することによる表示品質の悪い状態となってしまうことを防ぐために、予め最も劣化が発生する状態に対応する回復時間を測定しておき（例えば、当該実験の場合では１分３０秒である。）、当該回復時間を前記総回復時間記憶部５２に記憶させるようになっている。

そして、長期電源切断等の回復が必要な条件が揃った場合は、書き換えモードの中で、回復処理を行なう回復モードへ移行するようになっている。

次に、第１実施形態に係る画像表示装置１０の作用について説明する。

まず、図８のフローチャートに従い、画像書き換えのフローを説明する。

ステップ１００では、画像データがあるか否かが判断される。画像データがあり肯定された場合はステップ１０２へ移行し、前記ステップ１００で否定された場合はステップ１０４へ移行する。

ステップ１０２では、画像表示媒体１２に表示される画像の書き換えが行なわれる。

ステップ１０４では、当該フローが終了したか否かが判断される。終了し肯定された場合は当該フローは終了する。前記ステップ１０４で否定された場合は前記ステップ１００に戻る。

次に、コントラスト低下等の表示機能低下の回復機能に関する部分の作用を図９のフローチャートに従い詳細に説明する。

まず、ステップ１２０では、検出回路１８の検出に基づき、電流値の測定が行なわれる。

ステップ１２２では、一定時間において測定された電流値が記憶される。なお、当該電流値は一定時間ごとに記憶され、記憶は累積されていく。

次に、ステップ１２４では、積分部４２により、前述の式（５）に従い電流の積分値が算出される。

次に、ステップ１２６では、比較部４６にて、前記積分値が、参照値記憶部４４に記憶される参照値と比較され、積分値の方が小さく、且つ所定の差分（以下、Δという。）以上異なるか否かが判断される。Δ以上異なり肯定された場合（例えば、Δが３［ｎＣ］であり、参照値が２４［ｎＣ］であるときに、積分値が２１［ｎＣ］以下となった場合）はステップ１２８へ移行し、前記ステップ１２６で否定された場合は当該フローは終了する。

ステップ１２８では、回復電圧印加制御部４８が回復電圧印加部５０を制御し、回復電圧を印加する。

次に、ステップ１３０では、回復時間が総回復時間記憶部５２に記憶される回復時間を超えたか否かが判断される。超えて肯定された場合はステップ１３２へ移行し、前記ステップ１３０で否定された場合は、前記ステップ１２８へ移行する。

ステップ１３２では、回復電圧印加制御部４８が回復電圧印加部５０を制御し、回復電圧の印加を終了する。

なお、当該フローは、自動的、例えば電源投入時等の逐次的に予め定められたタイミングで回復モードに入る機構であってもよいし、使用者に指定されることにより開始する機構であってもよい。

また、第１実施形態では、粒子２８、３０の状態を定量的に表す状態量の検出として、電流を検出し、積分値（電荷量）を求めたが、状態量の検出としては、例えば表示基板２６側の画像の表示濃度の検出、及び温度、湿度、気圧等の環境量の検出でもよく、電流の検出に限らない。例えば温度の検出の場合は、画像表示装置１０が使用されている環境温度を検出し、参照値として設定された３０℃を越えた場合に回復モードに入る機構であってもよい。同様に湿度、気圧などの検出によってもよい。

このように、第１実施形態では、予め定められた所定の回復時間まで回復電圧を印加することで、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができる。
（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態において、前記第１実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

第２実施形態の特徴は、回復モードの中で設定された回復時間前であっても、電荷量測定を行うことで、設定電荷量まで回復したかどうかを判断を行ない、粒子の電荷量が予め設定された所定量となるまで回復電圧の印加を繰り返し行なう機構となっている点にある。

図１０に示すように、第２実施形態の画像表示装置１０は、前記回復時間を所定の時間に分割した単位回復時間を記憶する単位回復時間記憶部５４を備えている。第２実施形態では、回復電圧印加制御部４８は、前記単位回復時間記憶部５４の記憶する所定時間の間、行電極３０Ａ、及び列電極３０Ｂに回復電圧を印加するように、回復電圧印加部５０を制御するようになっている。

次に、第２実施形態に関する部分の作用を図１１、及び図１２のフローチャートに従い詳細に説明する。

図１１に示されるように、まず、ステップ１５０では、検出回路１８の検出に基づき、電流値の測定が行なわれる。

ステップ１５２では、測定された電流値が、一定時間における当該電流値が記憶される。なお、当該電流値は一定時間ごとに記憶され、記憶は累積されていく。

次に、ステップ１５４では、積分部４２により、前述の式（５）に従い電流の積分値が算出される。

次に、ステップ１５６では、比較部４６にて、前記積分値が、参照値記憶部４４に記憶される参照値と比較され、積分値の方が小さく、且つ所定の差分（以下、Δという。）以上異なるか否かが判断される。Δ以上異なり肯定された場合はステップ１５８へ移行し、前記ステップ１５６で否定された場合は当該フローは終了する。

ステップ１５８では、後述の図１２で説明する回復処理が行なわれる。

図１２に示されるように、回復処理では、まず、ステップ１６０で、回復電圧印加制御部４８が回復電圧印加部５０を制御し、回復電圧を印加する。

次に、ステップ１６２では、回復時間が前記所定時間を超えたか否かが判断される。超えて肯定された場合はステップ１６４へ移行し、前記ステップ１６２で否定された場合は、前記ステップ１６０へ移行する。

ステップ１６４では、比較部４６にて、前記積分値が、参照値記憶部４４に記憶される参照値と比較され、積分値の方が小さく、且つ所定の差分（以下、Δという。）以上異なるか否かが判断される。Δ以上異なり肯定された場合はステップ１６０へ移行し、前記ステップ１５６で否定された場合はステップ１６６へ移行する。

ステップ１６６では、回復電圧印加制御部４８が回復電圧印加部５０を制御し、回復電圧の印加を終了する。

このように、第２実施形態では、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができ、さらに、回復モードの中で予め定められる所定の回復時間前であっても、回復モードを抜けることで、回復までにかかる時間、及び電力の節約が可能である。

なお、第１実施形態、及び第２実施形態では、電圧計を用いたが、直接電流計で電流を測定する構成であってもよい。この場合、抵抗値の測定が不要となるため、より簡易な構成とすることが可能となり、電圧を測定する必要がなくなる。また、電力を測定する機構であってもよい。

以下、別の粒子にて、回復の特性を調べた実験結果を示す。
［粒子Ａ］
（１）（白色粒子−１）
ａ）分散液Ａ１の調製
以下の表２に示す組成からなる混合物について、１０［ｍｍφ］のジルコニアボールを使用したボールミル粉砕を２０時間実施し、分散液Ａ１を得る。

ｂ）炭カル分散液Ｂの調製
以下の表３に示す組成からなる混合物について、分散液Ａ１の作製と同様にボールミルにて微粉砕し、炭カル分散液Ｂを得る。

ｃ）混合液Ｃの調製
以下の表４に示す組成からなる混合物について、超音波分散機で脱気を１０分間行い、次いで乳化機で攪拌し、混合液Ｃを得る。

ｄ）粒子の作製
以下の表５に示す組成物を計り採り、充分混合し、超音波分散機で脱気を１０分間行った。これを前記混合液Ｃの中に入れ、乳化機で乳化を実施する。

次にこの乳化液を瓶に入れ、該瓶にシリコーン詮をし、減圧脱気を充分行った後、窒素ガスを封入する。

そして、７０℃で１０時間反応させて、粒子を作製する。

冷却後、作成した粒子を取り出し、過剰量の３［ｍｏｌ／ｌ］塩酸で炭酸カルシウムを分解させた後、ろ過を行う。

その後、充分な蒸留水で洗浄し、目開きが２０［μｍ］、及び２５［μｍ］のナイロン篩を用いて、２５［μｍ］のナイロン篩は透過し、２０［μｍ］のナイロン篩には透過せず残ったものを採取し、粒度を揃え、乾燥させ、体積平均粒子径２３［μｍ］の白色粒子―１を作製する。
（２）（青色粒子−１）
白色粒子−１において、「ａ）分散液Ａ１の調製」の工程を下記「ｄ）分散液Ａ２の調製」の工程に差し換え、得られた分散液Ａ２を用いて、白色粒子−１におけるその後の工程を行い、青色粒子−１を作製する。
ｄ）分散液Ａ２の調製
以下の表６に示す組成からなる混合物について、１０［ｍｍφ］のジルコニアボールを使用したボールミル粉砕を２０時間実施し、分散液Ａ２を得る。

以上の白色粒子−１と、青色粒子−１を重量比で１：１に混合して粒子Ａとする。
［粒子Ｂ］
黒色粒子３２は、アミノプロピルトリメトキシシラン処理したアエロジルＡ１３０微粉末を、重量比１００対０．２の割合で混合した体積平均粒径２０［μｍ］のカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状黒色粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−ブラック）を使用し、白色粒子３４は、イソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末を、重量比１００対０．１の割合で混合した体積平均粒径２０［μｍ］の酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状白色粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−ホワイト）を使用し、これらを重量比１対１の割合で混合したものを使用する。

この場合、黒色粒子及び白色粒子は摩擦によって帯電された。なお、これをチャージ・スペクトログラフ法で測定したところ、黒色粒子は約１２［ｆＣ］、白色粒子は約−１２［ｆＣ］を中心に分布を持って帯電していた。即ち、黒色粒子はプラスに、白色粒子はマイナスにそれぞれ帯電された。

この混合粒子を粒子Ｂとする。

上述の粒子Ａと粒子Ｂとを用いて、以下のようなテストを行なった。

基板、２０［ｍｍ］角のスペースを区切ったテストピース、５０［ｍｍ］×５０［ｍｍ］の銅貼りガラスエポキシ基板に高さ２００［μｍ］のアクリル樹脂のスペーサ（テスト領域２０［ｍｍ］×２０［ｍｍ］）を形成した背面基板、及び５０［ｍｍ］×５０［ｍｍ］ガラスＩＴＯの表面基板を作成する。何れもベタ電極である。そして、ポリカーボネート樹脂を絶縁層として塗布する。

白黒混合粒子は、粒子８．３［ｍｇ］をステンレススクリーンを通して、背面基板のテスト領域内に、ほぼ均一にふるい落とした後、ガラスＩＴＯの表示基板２６を乗せて、周辺をＵＶ接着剤で硬化させて固定する。

表面基板、背面基板の間に電源と電流計を接続して、電圧を印加して初期化を行い、通常の粒子表示と同様の波形表示駆動を行った後、１日間放置し、ピークツーピーク電圧２００［Ｖ］、周波数４００［Ｈｚ］を印加する時間と、このときの帯電量の関係を測定した。

図１３に示されるように、粒子Ａでは、帯電量が減少した後、３分３０秒で初期の状態まで回復するという結果が得られた。一方、粒子Ｂは２分で初期の状態に回復するという結果が得られた。

ところで、上述の現象の原因は、絶縁粒子の帯電状態が、空気中の水蒸気や粒子自身の樹脂や基板を構成する材料樹脂に含まれるモノマー成分などの影響を受け、電荷を授受し易い状態が発生することがあることから、粒子が接触する初期に正負の電荷が出会って消滅して粒子帯電量が一時的に下がり、その後、粒子同士の接触回数が増加していき、摩擦の効果により粒子同士が帯電して粒子全体として持つ総電荷量が増大している、と考えられる。

また、回復電圧は、印加時間が１０秒〜１０分、周波数が２０［Ｈｚ］〜２０［ｋＨｚ］、好ましくは５０［Ｈｚ］〜１０［ｋＨｚ］、さらに好ましくは１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］、電圧が２００［Ｖ］〜６００［Ｖ］の矩形波が適切であることが分かった。さらに、電荷量の検出のための印加電圧は、傾斜波印加を行うことが好ましい。

以上の説明で示したように、本発明は、長時間の使用により表示機能が劣化してしまうことを防ぐことができると共に、画像表示装置の寿命を早めてしまうことも防ぐことができる。
（実施例１）
本発明の画像表示装置は以下のように作製した。

表示基板２６は、厚さ１．１［ｍｍ］の透明ガラスからなる表面基板部材上にＩＴＯ膜をスパッタリングし、これを所定のパターンにエッチングして複数の列電極３０Ｂを形成し、これらの列電極３０Ｂ上にトルエン９７重量部に対してポリカーボネート樹脂３重量部を溶解させた溶液をディップコートした後、乾燥して２［μｍ］厚さのポリカーボネート膜からなる絶縁膜を形成することにより作製する。

背面基板２８は、０．２［ｍｍ］厚さのガラスエポキシ樹脂基板からなる背面基板２８部材上に銅膜を貼り合せ、これを所定のパターンにエッチングして複数の行電極３０Ａを形成し、表面を酸化処理により黒色に染色し、ドライフィルムを高さ１５０［μｍ］になるように積層した後、スペーサとして残す部分を幅７５［μｍ］、スペーサに囲まれるセルの形状が１×４［ｍｍ］になるようにフォトリソグラフィにて加工した後、行電極３０Ａ上にトルエン９７重量部に対してポリカーボネート樹脂３重量部を溶解させた溶液をディップコートし、乾燥して２［μｍ］厚さのポリカーボネート膜からなる誘電体膜を形成し、さらに、スペーサ上には、熱可塑接着剤をステンレスメッシュのスクリーン版により印刷し、１５０［℃］で３０分間乾燥させることにより作製する。

前述の粒子Ｂをこれらを背面基板２８上のスペーサよって区画された凹部にステンレススクリーンを通して振るい落とす。スペーサ上面に付着した白色粒子３４および黒色粒子３２は、シリコンゴム製ブレードで除去する。表示基板２６を所定の位置に位置合わせして重ね合わせ、１００［℃］の熱をかけて熱圧着して接合する。

表示基板２６の列電極３０Ｂと、背面基板２８の行電極３０Ａに、各々フレキシブルプリント基板を熱圧着して接続し、対応する列駆動回路１６Ｂ、行駆動回路１６Ａに電気的に接続した後、最初に列電極３０Ｂと、行電極３０Ａにそれぞれ±２００［Ｖ］、４００［Ｈｚ］の初期化電圧を５分間連続で印加して、十分に粒子を摩擦帯電させるとともに、表示基板２６面に均一に分布させて、画像表示装置１０を作製した。当該画像表示装置１０の初期の帯電量を測定したところ、帯電量は２５［ｎＣ］で、回復時間は１分３０秒だった。参照値として初期帯電量２４［ｎＣ］、前述の所定の差分（Δ）を３［ｎＣ］と決め、帯電量が２１［ｎＣ］になった場合に回復電圧を印加し、回復時間１分３０秒で電圧印加を終了するよう設定した。

この画像表示装置１０に、１時間に１回の頻度で画像データをインプットして繰り返し画像を表示させ、１時間ごとに帯電量を検出し、参照値と比較させた。その結果、開始から３日目に、設定した回復動作を行い、帯電量を初期状態まで回復させた。さらに画像の表示繰り返しを３ヶ月間にわたって継続したところ、ほぼ３日時間おきに回復動作を実行した。この間の表示状態を観察し続けたところ、大きなコントラストの変化もなく、良好な表示状態が維持された。
（比較）
一方、比較のため、帯電量を検知せず、１時間に１回の頻度で画像を書き込むたびに１０秒間の回復電圧を印加させる以外は上記実施例１と同じ画像表示装置１０により表示画像の観察を行ったところ、１０日目からコントラストの低下が目立ちはじめ、２０日目には部分的に黒濃度の低下が顕著となり見づらい画像となった。この状態は、回復動作の不足が原因であり、この画像表示装置１０に回復時間以上の回復電圧を印加したところ、表示状態は初期状態に復帰した。

また、さらに比較のため、帯電量を検知せず、１日に１回２分間の回復動作を行う以外は上記実施例１と同じ画像表示装置１０により表示画像の観察を行ったところ、１ヶ月目に表示画像の白地のかぶり（白濃度の上昇）が認識されるようになり、白黒濃度のコントラストが低下した。この画像表示装置１０に上記比較例と同じ回復電圧を印加したが、表示状態は十分には初期状態に復帰しなかった。この原因は、過剰な回復動作の繰り返しのために、粒子の帯電性能が劣化したものと考えられる。
（実施例２）
実施例２は、第２実施形態の実施例である。本実施例２では、図１２に示す回復処理フローを行うこと以外は実施例１と同様の画像表示装置１０を作製した。

この画像表示装置１０では、所定時間を２０秒に設定し、１時間に１回の頻度で画像データをインプットして繰り返し画像を表示させ、１時間ごとに帯電量を検出し、参照値と比較させた。その結果、開始から３日目に１分間（所定時間×３回）の回復動作を行い、帯電量を初期状態まで回復させた。さらに画像の表示繰り返しを３ヶ月間にわたって継続したところ、ほぼ３日時間おきに回復動作を実行したが、１分間から１分４０秒間（所定時間×３回〜５回）の回復動作を行っていた。この間の表示状態を観察し続けたところ、大きなコントラストの変化もなく、良好な表示状態が維持された。また、実施例１と比較すると、回復に要したトータルの電力が少なくて済み、より低消費エネルギの画像表示装置が得られた。

第１実施形態に係る画像表示装置の説明図である。 （Ａ）は第１実施形態に係る画像表示媒体の表示基板の正面図であり、（Ｂ）は第１実施形態に係る画像表示媒体の背面基板の正面図である。 （Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。 第１実施形態に係る画像表示装置の要部の機能構成図である。 （Ａ）は初期化モードにおける表面電極の基板電位、（Ｂ）は背面電極の基板電位であり、（Ｃ）は書き込みモードにおける表面電極の基板電位、（Ｄ）は背面電極の基板電位である。 画像表示媒体において対抗する電極間に印加される電位差と表示濃度の関係を示す図である。 回復電圧の印加時間を説明するグラフである。 第１実施形態に係る画像書き換えのフローチャートである。 第１実施形態に係る回復処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る画像表示装置の要部の機能構成図である。 第２実施形態に係る回復処理の概要のフローチャートである。 第２実施形態に係る回復処理のフローチャートである。 実施例における異なる粒子ごとの異なる第２の電圧印加時間を示すグラフである。

符号の説明

１０ 画像表示装置
１２ 画像表示媒体
１４ 駆動電源
１６Ａ 行駆動回路
１６Ｂ 列駆動回路
１８ 検出回路（検出手段）
２０ 制御部
２２ シーケンサ
２４ 画像入力部
２６ 表示基板
２８ 背面基板
２８ 粒子
３０Ａ 行電極
３０Ｂ 列電極
３２ 黒色粒子
３４ 白色粒子
３６ 画像表示電圧印加部
３８ 電流値一時記憶部
４０ 検出タイマ
４２ 積分部
４４ 参照値記憶部（記憶手段）
４６ 比較部（比較手段）
４８ 回復電圧印加制御部（終了手段、調整手段）
５０ 回復電圧印加部（回復手段、回復電圧印加手段）
５２ 総回復時間記憶部
５４ 単位回復時間記憶部

Claims (13)

1. 少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された粒子を移動させ、前記透明電極側に配列した前記粒子によって画像表示を行なう画像表示装置であって、
   前記粒子の電荷量の低下を所定量に回復させる回復手段と、
   前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となったときに前記回復手段による回復を終了させる終了手段と、
   を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となったときは、前記回復手段による前記粒子の電荷量の低下を所定量に回復させる処理が、画像表示が初期状態に回復するまで最も時間がかかる画像表示動作条件における前記回復のための処理を開始した時から画像表示が初期状態に回復するまでの時間の間行なわれたときであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記回復は、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となるまで繰り返される所定の単位時間の回復動作であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記回復手段は、前記粒子に回復電圧を印加する回復電圧印加手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の画像表示装置。
5. 前記回復電圧は交番電圧であることを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
6. 前記交番電圧の印加時間、ピーク電圧、波形、及び周波数のうち少なくとも何れかを調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項５記載の画像表示装置。
7. 前記回復電圧は、前記透明電極側の前記粒子の配列を均一にする電圧を含むことを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項記載の画像表示装置。
8. 前記粒子の状態を定量的に表す状態量を検出する検出手段を更に有し、
   前記調整手段が、前記検出結果に応じて前記交番電圧を調整することにより、前記透明電極側の前記粒子の配列は調整されることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の画像表示装置。
9. 前記状態量に対応する予め定められた調整量を記憶する記憶手段と、
   前記状態量と前記調整量との比較を行なう比較手段と、を更に備え、
   前記回復手段は、前記比較結果に基づき、前記回復を行うことを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
10. 前記状態量は、前記透明電極側の画像表示の濃度、前記粒子の前記電極間の移動に伴う電流値を時間積分して得られる電荷量、及び温度、湿度、気圧の少なくとも何れかを含む環境量、の少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項８又は請求項９記載の画像表示装置。
11. 少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された粒子を移動させ、前記透明電極側に配列した前記粒子によって画像表示を行なう画像表示装置における画像表示方法であって、
    前記粒子の電荷量の低下を所定量に回復させ、
    予め設定された時間を超えると、前記回復を終了することを特徴とする画像表示方法。
12. 前記予め定められた時間は、画像表示動作条件に応じて予め定まる、前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となる時間であることを特徴とする請求項１１記載の画像表示方法。
13. 少なくとも一方が透明電極で構成された一対の電極間に、画像データに基づいて所定の画像表示電圧を印加することで、前記電極間に封入された粒子を移動させ、前記透明電極側に配列した前記粒子によって画像表示を行なう画像表示装置における画像表示方法であって、
    前記粒子の電荷量の低下を、前記予め定めた条件を満足するまで繰り返される所定の単位時間の回復動作により、所定量に回復させ、
    前記粒子の電荷量が予め設定された所定量となったときに前記回復を終了することを特徴とする画像表示方法。

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